TW201443512A - 用於對使用者提供視覺表徵的方法及眼用裝置 - Google Patents

Abstract

所揭露者為一激能眼用鏡片裝置。激能眼用鏡片裝置可包括一或多個經調控光子發射器、支撐第一處理器以及一或多個光源之媒介嵌入物、以及經配置與第一處理器和第二處理器通訊之一或多個天線。該一或多個光源可經配置以產生光。從一或多個光源所產生的光的至少一部分可以通過該一或多個光子發射器被發射。該第一處理器可經配置以從感測器接收指示而投射一視覺表徵。該處理器可進一步經配置以回應於所接收的指示而控制基於一或多個經程式化參數之該一或多個經調控光子發射器與該一或多個光源中的至少一個。

Description

用於對使用者提供視覺表徵的方法及眼用裝置

本揭露一般係關於用於提供使用者視覺表徵之激能眼用裝置及相關方法。特別是視覺表徵是基於感測到的回應和/或通過眼用裝置所接收的被發送之數據而投射。

傳統上，眼用裝置，如隱形眼鏡、人工水晶體或淚管塞，包括具矯正、美容或治療品質之生物可相容裝置。例如：隱形眼鏡可提供下列之一或多者：視力矯正功能、加強美觀以及治療效果。每種功能係由一種鏡片的物理特性所提供。把折射性質併到一透鏡裡的設計可提供視力矯正功能。添加色素至透鏡裡可提供加強美觀。將活性劑與透鏡結合可提供治療機能。此等物理特性不需使鏡片進入激能狀態便可達成。淚管塞通常為被動裝置。

最近已開發主動激能眼用裝置。由該等所得的開發努力已將所述激能眼用裝置可為能夠含有可用於投射影像之光源元件理論化。投射的影像將包括在使用者正常視域的文字和重疊影像。除了設想的使用，然而，為了使該光源以有用的方式運作並安全地進行必須解決許多限制。

作為前述的結論，存在可克服體積限制並以有用和安全的方式提供視覺表徵之方法和眼用裝置的需求。

因此，上述需求在很大的程度上藉由本揭露得到滿足，其中在一個態樣，揭露具有可被包括在激能眼用裝置之光子發射器的媒介嵌入物，且在一些實施例中，具體揭露隱形眼鏡。光子發射器可提供形成視覺表徵的光圖案，包括，例如，信號、影像增強和/或來自所述光圖案之動態影像，該光圖案可以用來傳達訊息給使用者。

所揭露者為一激能眼用鏡片裝置。激能眼用鏡片裝置可包括一或多個經調控光子發射器、支撐第一處理器以及一或多個光源之媒介嵌入物、以及經配置與第一處理器和第二處理器通訊之一或多個天線。該一或多個光源可經配置以產生光。從一或多個光源所產生的光的至少一部分可以通過該一或多個光子發射器被發射。第一處理器可經配置以從感測器接收指示而投射一視覺表徵。該處理器可進一步經配置以回應於所接收的指示而控制基於一或多個經程式化參數之一或多個經調控光子發射器與一或多個光源中的至少一個。第二處理器可經配置以產生視覺表徵。

在本揭露的一些態樣，這些組件可全部組裝在眼用裝置內，該眼用裝置可具有與占據在使用者的眼睛表面與該眼睛的個別眼瞼之間之位置的眼用裝置一致的尺寸和形狀。

也可形成一種眼用裝置，包含一投射系統連同激能元件、控制電路、通訊電路和數據處理電路成為一個單一實體。投射系統可由包括至少光子發射器元件、光源、光調變元件及鏡片元件的子系統構成。投射系統亦可由包括光子發射器元件及相關的像素式光調變元件之組合的子系統構成。

結合投射系統的眼用裝置可以各種形式顯示資料或資訊。顯示可投射文字式資訊。類似地，顯示可投射影像。影像可具有數位影像的形式，其係由所投射之影像資料的多重像素構成。影像可顯 示為單色顯示，或者替代地，具有各種程度的顏色。藉由改變時間標度上的顯示，投射系統可以各種格式的視頻形式顯示資料。

包括光子發射器系統之眼用裝置的例示性顯示可結合鏡片作為部分的眼用裝置。這些鏡片可作用於由光子發射器系統成形的影像，並將該影像以各種方式聚焦至使用者的視網膜之上。由光子發射器之陣列所創造的遠場影像或由光子發射器之陣列所創造的近場影像可藉由鏡片系統來聚焦。在一些實施例中，鏡片系統可包括多重鏡片子系統在一些實施例中，鏡片子系統可具有具有固定聚焦特性或固定焦距的元件。在其他實施例中，鏡片子系統可包括至少一第一變焦鏡片。這一類變焦鏡片之一實例可包括彎月面式鏡片，其亦可利用EWOD效應來使之起作用。複雜的變焦鏡片亦可藉由多重電極區域成形，該區域對於從焦距透視以及從平移透視這兩者移動鏡片的焦點特性是有用的，這兩者可在投射影像處有效地變化。在一些案例中，影像可藉由系統來投射通過使用者的眼睛並投射在使用者的視網膜之上。當投射在使用者的視網膜之上時，由成像光子元件的延伸區所形成之影像的尺寸大小可小於一平方公分。在其他實施例中，尺寸大小可小於或接近等於一平方公釐。

為使本文詳細的描述可以被更好地理解，以及為了對現有技術的本貢獻可以被更好地了解，某些本揭露的態樣因而有被相當廣泛地概述。

在此一態樣中，在詳細解釋本揭露的至少一個實施例以前，應當理解的是，本揭露並不限於闡述於下列敘述或於圖中說明之構造的細節及組件的安排之應用。本揭露可以有除了所描述的該等外之實施例，及以各種方式被實施及進行。此外，可以理解的是本文採用的措辭和術語，以及摘要是出於描述之目的而不應被視為限制。

正因為如此，本領域技術人員將會理解本揭露所根據之概念可容易地作為設計用於實施本揭露的若干目的之其他裝置及系統的基礎被利用。因此重要的是申請專利範圍被視為包括該等同構造，只要其不脫離本揭露的精神和範圍。

100‧‧‧媒介嵌入物

105‧‧‧電子組件

110‧‧‧激能元件

115‧‧‧基材嵌入物

120‧‧‧光學區

125‧‧‧導電跡線

130‧‧‧導電跡線

150‧‧‧眼用鏡片

155‧‧‧邊緣

200‧‧‧媒介嵌入物

210‧‧‧周邊區

211‧‧‧中央光學區

231‧‧‧主動元件

228‧‧‧控制電子器件

225‧‧‧激能元件

221‧‧‧印刷圖案

250‧‧‧穩定化特徵

260‧‧‧穩定化特徵

300‧‧‧媒介嵌入物

311‧‧‧光學區

331‧‧‧主動組件

335‧‧‧主動聚焦調整鏡片系統

310‧‧‧邊緣

336‧‧‧激能元件

350‧‧‧穩定化區

321‧‧‧特徵

360‧‧‧穩定化區

400‧‧‧光子發射器

420‧‧‧光管

430‧‧‧部分

435‧‧‧間隙

440‧‧‧散熱器元件

460‧‧‧接點

470‧‧‧電阻臂

471‧‧‧電阻臂

480‧‧‧接點

490‧‧‧散熱器元件

500‧‧‧陣列結構

520‧‧‧光子發射器像素

530‧‧‧字線

535‧‧‧位線

540‧‧‧光管

560‧‧‧光源

561‧‧‧光源

562‧‧‧光源

563‧‧‧光源

570‧‧‧光管

571‧‧‧光管

572‧‧‧光管

605‧‧‧激能元件

606‧‧‧控制電路

607‧‧‧控制電路

610‧‧‧媒介嵌入物

620‧‧‧投射系統

630‧‧‧電匯流排

710‧‧‧像素元件

720‧‧‧像素元件

711‧‧‧隔離結構

713‧‧‧塗層

714‧‧‧電極

715‧‧‧電極

716‧‧‧隔離結構

717‧‧‧油基液體

718‧‧‧含水流體

810‧‧‧電池

811‧‧‧結構光阻遏

813‧‧‧表面

814‧‧‧電極

812‧‧‧可選層

815‧‧‧電極

816‧‧‧結構光阻遏

817‧‧‧流體

818‧‧‧流體

820‧‧‧電池

827‧‧‧邊緣

900‧‧‧激能眼用裝置

931‧‧‧圖案

941‧‧‧匯流排

940‧‧‧成像系統

950‧‧‧鏡片系統

936‧‧‧媒介嵌入物

911‧‧‧裙件

960‧‧‧穩定化元件

921‧‧‧圖案

1000‧‧‧流程圖

1001‧‧‧步驟

1002‧‧‧步驟

1003‧‧‧步驟

1004‧‧‧步驟

1005‧‧‧步驟

1006‧‧‧步驟

1007‧‧‧步驟

1101‧‧‧地理位置

1110‧‧‧資料庫

1105‧‧‧影像分析

1145‧‧‧物件

1140‧‧‧文字表徵

1135‧‧‧影像重疊表徵

1130‧‧‧歷史表徵

1125‧‧‧重疊影像

1120‧‧‧安全分析

1150‧‧‧投射視覺表徵

1220‧‧‧通訊裝置

1200‧‧‧控制器

1210‧‧‧處理器單元

1230‧‧‧儲存裝置

1240‧‧‧程式

1250‧‧‧資料庫

1260‧‧‧資料庫

1400‧‧‧文中未提及

1301‧‧‧步驟

1302‧‧‧步驟

1303‧‧‧步驟

1304‧‧‧步驟

1305‧‧‧步驟

1306‧‧‧步驟

1307‧‧‧步驟

圖1例示說明根據本揭露之態樣實現的例示性眼用鏡片150的等角視圖與媒介嵌入物100的切出橫截面及俯視圖。

圖2例示說明根據本揭露之態樣的例示性多件媒介嵌入物200的俯視圖A及橫截面圖B。

圖3例示說明於圖2所說明的另一例示性替代實施例的俯視圖A及橫截面圖B，其中媒介嵌入物包含一個主動聚焦調整鏡片系統。

圖4例示說明例示性光子發射器結構，其可被包括在本發明的一些實施例中。

圖5例示說明具有光源560的光子發射器像素520的例示性陣列結構500和將光源耦合至陣列的手段。

圖6例示說明例示性裝置，其在例示性眼用裝置的光學區的一部分內包含光子發射器的陣列。

圖7例示說明根據本揭露的一些態樣的例示性光調控元件結構。

圖8例示說明可用於實現本揭露一些態樣的替代性例示性光調控元件結構。

圖9例示說明用於投射系統的例示性激能眼用裝置900，其包含可用於實現本揭露一些態樣的光子陣列、光相位或強度調控陣列和鏡片系統。

圖10例示說明關於使用包含根據本揭露一些態樣的光子發射器的眼用裝置之方法步驟。

圖11例示說明用於感測器和處理器的物件的地理設置的透視圖以聯繫相關數據而提供視覺表徵。

圖12例示說明可用來實現本揭露不同態樣的處理器設備的方塊圖。

圖13例示說明關於根據本揭露一些態樣的視覺表徵的投射的方法步驟。

名詞解釋

在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式用語將應用如下定義：介電濕潤或EWOD：如本文中所使用，係指裝置的一類或裝置部分的一類，在其中存在不可融流體或液體的組合、具有已定義之表面自由能(surface free energy)的表面區域以及電位場。一般地，電位場將改變表面區域的表面自由能，其可改變不可融流體與表面區域的相互作用。

經賦能：如本文中所使用，係指可供應電流，或儲存電能於其中之狀態。

能量：如本文中所使用，係指物理系統作功之能力。許多上述術語於本發明內之使用係關於可以作電功之能力。

能源：如本文中所使用，係指能供應能量或能將一邏輯或電子裝置置於一能量化狀態之裝置或層。

能量擷取器：如本文中所使用，係指可自環境提取能量並將之轉換為電能之裝置。

功能化：如本文中所使用，係指使一層或裝置能夠執行一功能，包括例如賦能、啟動或控制。

漏電：如本文中所使用，係指不必要的能量損失。

鏡片或眼用裝置：如本文中所使用，係指任何放置於眼睛之內或之上的裝置。這些裝置可提供光學校正、可為化妝品或可提供與眼睛無關的功能性。例如：鏡片一詞可指隱形眼鏡、人工水晶體、疊置鏡片、眼嵌入物、光學嵌入物或其他類似裝置，透過上述裝置來校正或改進視力，或者在不妨礙視力的情況下，透過上述裝置使眼睛生理在美容方面有所提升(例如虹膜顏色)。或者，鏡片可提供非光學的功能，例如，監控葡萄糖或投藥。在一些實施例中，本發明較佳的鏡片係由聚矽氧彈性體或水凝膠所製成的軟性隱形眼鏡，其包括，例如，聚矽氧水凝膠及氟水凝膠。

鏡片成形混合物或反應性混合物或反應性單體混合物(RMM)：如本文中所使用，係指可予以固化並且交聯或予以交聯以成形眼用鏡片的單體或預聚合物材料。各種實施例可包括鏡片成形混合物，其具有一或多個添加劑(例如，紫外線阻斷劑、染劑、光起始劑或催化劑)以及可為例如隱形眼鏡或人工水晶體之眼用鏡片期望的其他添加劑。

鏡片成形表面：如本文中所使用，係指用於模造鏡片之表面。在一些實施例中，任何此類表面可具有光學特質表面光度，此表示其平滑與形成程度足以使藉由與模面接觸之成鏡材料聚合作用方式製造的鏡面，在光學特性上可被接受。而且，在一些實施例中，鏡片形成表面可具有必須賦予該鏡片表面所欲的光學特性的幾何性，其包含但不限於球面、非球面及柱狀度數(Cylinder Power)、波前像差校正、角膜拓樸校正(Corneal Topography Correction)以及類似物及其任何組合。

光調控元件：如本文中所使用，係指裝置或裝置的部分，其調控從一側傳送到另一側的光強度。在本文實施例理想的光調控元 件能在一個狀態傳送所有光，及在另一個狀態沒有光被傳送。具有實用性的元件實質上可達成理想的態樣。

鋰離子電池：如本文中所使用，，係指電化電池，其中鋰離子穿越過電池以產生電能。此電化電池一般稱為電池，可在其標準型態中重新通上電流或充電。

媒介嵌入物：如本文中所使用，係指將被包括作為激能眼用裝置中的部件之封裝嵌入物。該激能元件及電路可被併入該媒介嵌入物中。該媒介嵌入物界定該激能眼用裝置的主要目的。例如，在激能眼用裝置允許使用者調整光學功率，該媒介嵌入物可包括調控該光學區中的彎液面部份的激能元件。另外，媒介嵌入物可為環狀以使光學區不含材料。在此類實施例中，鏡片的激能功能可不是光學特質，而是例如為監控葡萄糖或供給藥物。

操作模式：如本文中所使用，係指一高電流消耗狀態，其中電路上的電流容許該裝置執行其主要的激能功能。

光學區：如本文中所使用，係指眼用鏡片之區域，該眼用鏡片之配戴者係透過該區域看東西。

光子發射器：如本文中所使用，係指可接收入射光，並將該光傳送至自由空間之中的裝置或裝置部分。光一般可沿著與入射至發射器之上不同的方向繼續前進。發射器一般可包括天線結構，以傳送光。

像素式光調變系統：如本文中所使用，係指個別起作用之光調變元件的組合，其中可將光調變系統之各個別起作用的部分視為一像素或圖素。

功率：如本文中所使用，係指每單位時間之作功或傳遞之能量。

可充電或可再激能：如本文中所使用，係指恢復至具更高容量以作工之狀態的能力。許多上述術語於本發明內之使用可能與恢復之能力有關，該恢復之能力係以使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力來恢復。

再激能或充電：如本文中所使用，係指恢復至更高容量之狀態以作工。許多上述術語於本發明內之使用可能與設備之恢復有關，該設備之恢復係讓設備恢復至具有使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力。

參考基準：如本文中所使用，係指適於用在其他電路中之產生理想、固定且穩定的電壓或電流輸出的電路。參考基準可來自於一能帶隙，可對溫度、供應及過程變異補償，且可專門針對一特定的特定應用積體電路(ASIC)。

重設功能：如本文中所使用，係指一自體觸發演算機制以設定一電路至一特定的預定狀態，包括，例如，邏輯狀態或激能狀態。重設功能可包括，例如，一激能重設電路，其可與該切換機構結合作功以確保適當的晶片之上線(bring-up)於該電源的初次連接以及由儲存模式喚醒兩者上。

睡眠模式或待機模式：如本文中所使用，係指當不需操作模式時，該切換機構已被關閉以節能後，激能裝置之低電流消耗狀態。

層疊：如本文中所使用，意指將至少兩個組件層彼此緊鄰放置，而使該些層之其中一者的一個表面之至少一部分接觸一第二層之一第一表面。在一些實施例中，一薄膜，不論用於黏合或其他功能者，可置於上述兩層之間，使上述兩層透過該薄膜彼此接觸。

層疊積體組件裝置或SIC裝置：如本文中所使用，係指可藉由將每一層的至少一部分彼此層疊，將基質的薄層(其可包含電子或機電裝置)組裝成可操作的積體裝置之封裝技術的產物。這多 個層件可包含各式類型、材料、形狀、以及尺寸的組件裝置。此外，該些層可由各種裝置製造技術製成以符合並採用各種外型。

儲存模式：如本文中所使用，係指一包含電子組件之系統，供應電源或需要供應一最小設計負載電流的狀態。此術語不可與待機模式互換。

基材嵌入物：如本文中所使用，係指能夠支撐眼用鏡片中能源之可成形或剛性基材。在一些實施例中，該基材嵌入物亦支撐一或多個個組件。

切換機構：如本文中所使用，係指一整合至提供各種阻抗值之電路的組件，該組件可回應一外部刺激，其係獨立於該眼用裝置。

激能眼用裝置

在圖1開始例示說明根據本揭露之態樣實現的例示性眼用鏡片150的等角視圖與媒介嵌入物100的切出橫截面及俯視圖。該媒介嵌入物100可包含一光學區120，其可或可不提供視力矯正的功能。當眼用鏡片150的激能功能與視力無關時，媒介嵌入物100的光學區120可無材料佔據。在一些實施例中，媒介嵌入物100可包括一個不在光學區120的部分，包含一納入激能元件110和電子組件105之基材嵌入物115。根據本揭露之態樣，電子組件可包括眾多涉及光子發射器的實施例，如進一步在本揭露後續部分所描述的。

在一些實施例中，電源110，例如電池和負載(其可以例如是半導體芯片)，可附著至基材115。導電跡線125和130可與電子組件105和激能元件110電互連(electrical interconnections)。該媒介嵌入物100可被封裝以保護並包含該激能元件110、跡線125與130及電子組件105。在一些實施例中，封裝材料可以是半滲透的，例如，以防止特定的物質， 例如水，進入媒介嵌入物100，並允許特定的物質，如環境的氣體或激能元件110內的反應副產物，穿透媒介嵌入物100或從媒介嵌入物100逸出。

如所繪製的，在一些實施例中，媒介嵌入物100可被包括在眼用裝置150中，其可包含聚合的生物相容性材料。該眼用裝置150可包含一剛性中心、軟邊緣設計，其中中心的剛性光學元件包含該媒介嵌入物100。在一些具體的實施例中，媒介嵌入物100可與大氣及/或在各自的前表面和後表面上的角膜表面直接接觸，或替代地，媒介嵌入物100可以被封裝在眼用裝置150中。該眼用裝置150之邊緣155可為軟邊緣材料包含，例如，水凝膠材料。

媒介嵌入物100和眼用裝置150的基礎結構可為涉及利用光子發射器之光投射的眾多實施例提供環境，其可與主動或非主動鏡片裝置相結合及在一些實施例與光強度調控陣列相結合。一些該等實施例可單純涉及眼用裝置150的部分的被動功能而與該光子投射組件無關。其他實施例可涉及具有可補助或補充光子投射組件功能之主動功能的眼用裝置150。例如，裝置的非投射部分可提供矯正視力或裝置的主動「篩選」，使得其對入射光的透明度可降低。

現在參照圖2，例示說明一例示性多件媒介嵌入物200的俯視圖A和橫截面圖B。這種類型的多件媒介嵌入物200可為環狀嵌入物，具有一環材料圍繞中央光學區211，中央光學區211可無物質佔據。在一些實施例中，光學區211外的嵌入物周邊區210區域可包括激能元件225和控制電子器件228以支撐各種主動元件231。這些主動元件231一般可包括感測器和通訊元件。此外，可包括基於光子投射元件提供投射元件控制和激能功能的元件(未示出)。還有，裝置光學區211外可有印刷圖案221放置在媒介嵌入物200。

在一些實施例中，可有對眼用鏡片在眼部環境內定位的要求。可包括穩定區特徵250和260，其可幫助形成的眼用裝置定位在使用者 的眼睛上。此外，在一些實施例中，在多件環狀媒介嵌入物200上使用定位特徵(未示出)可允許其相對於模製穩定化特徵250和260定位，這對不具動態聚焦和定心控制之投射元件和鏡片系統的放置可為尤其重要的。

現在參照圖3，例示說明於圖2說明之另一例示性的替代實施例的俯視圖A和橫截面圖B，其中媒介嵌入物300包含主動聚焦調整鏡片系統335。眼用裝置的光學區311可包括一個部分，在該部分處可發現主動聚焦調整鏡片系統335如基於液體彎月形的鏡片系統。在媒介嵌入物300的光學區311外的邊緣310可有嵌入物的部分，其含有激能元件336以及控制和主動組件331。出於類似圖2實施例的動機，可有對齊特徵和/或穩定化區350和360納入到眼用裝置內，並可有圖案印刷在該嵌入物上成為特徵321。

光子投射元件

現在參照圖4，例示說明例示性光子發射器400結構A和B，其可被包括在本揭露的一些實施例中。可存在眾多定義與光子應用併用之發射器(亦可將之視為輻射器)元件的方式。光子發射器400在A說明一個簡單的光子發射器元件。用於系統的光子來源可為光導管420，其平行輻射器元件的耦合部分430延伸。行進通過光導管420的光子可藉由可稱為消散波耦合的過程來耦合至耦合部分430；消散波耦合係在光導管之緣周的附近區域中以指數方式衰減的現象。耦合部分430的耦合可允許光子從光管420移動到散熱器元件440。耦合度及因此進入散熱器元件440的光子數目(其為一種類型的強度)可由一些現象調控，諸如由所用的材料、周圍條件調控，但更重要的是由系統的結構設計調控。耦合部分430的平行部分的長度和該區域與所述光管間的間隙435可支配耦合的效率，並且可以用於調整光子發射器400在光子發射器集合的標稱相 對強度。例如，在光子發射器A，光在耦合部分430將繼續通過元件的光導組件直到其到達散熱器部分440(形狀為繞射光柵)。眾多效果可被利用以增加光通過光子發射器400的效率，例如發射表面的構建角度及其形狀和間隙尺度。理想的情況下盡可能多的光將在散熱器元件440以一個方向(例如，「出頁面的」)被發射。

在光子發射器B，可發現更複雜的光子發射器400。可在發射器單元中結合加熱機構。加熱機制可以由建置於光子發射器400內之電阻加熱器組成。在以例如矽之半導體材料成形發射器的實施例中，電阻器可成形於相同的層中，在其中可摻雜來改變其電阻率特性。藉由使來自接點480的電流流動通過電阻臂470並通過發射器體430的部分及回流通過電阻臂471的另一部分及通過接點460，該光子發射器400可具有一個部分的光路被差異地加熱。在光管(例如A)的熱效應，可改變行進通過該等的光的相位特性。因此，在B描繪的光子發射器400可根據在源光管420的強度具有一定強度的光從其發射，和根據發射器裝置的耦合區域的鄰近度和耦合區域的尺度具有耦合至散熱器元件490的源光耦合效率。再者，此外，該光的相位可係根據通過電阻臂460和電阻臂480之間的加熱器部分的施加電流而可控制地改變。以此方式控制發射光的相對相位可導致在以該光子發射器400建立之陣列遠場影像可觀察以相位特性編碼的資訊被有效傳輸，其中個別的像素的相位可藉由加於發射器裝置部分上之熱狀態控制。因此，可有許多可構造此光子發射器400之材料和對不同材料可有許多手段引入相位效應，包括作為非限制性實例的熱控制和機械應力的控制。

現在參照圖5，描繪例示性陣列結構500，其自光子發射器像素520建構、具有光源560和將光源耦合至陣列的方法。在一些實施例中，光子發射器像素520可以類似的方式被定義到於圖4例 示說明的光子發射器。光可使用光源560供應，光源560在一些實施例中可由一或多個雷射元件561、562和563組成，雷射元件將光發射到用於光子發射器陣列結構500的一或多個供應光管540。流經像素520中的被加熱部分的電流可以類似方式藉由內建在光子發射器陣列結構500的導電金屬線引入到在積體電路的金屬線。一組字元線530可具有對應的位元線535，以允許以有效率的方式定址個別的單元。在一些實施例中，光子陣列結構500可以內建到用於建構陣列本身的控制電子器件之矽基材。該例示性光子發射器像素520可有為約9微米乘9微米或更小的維度。因此64×64發射器的陣列可有尺寸為大致0.5毫米乘0.5毫米的尺度。光子發射器像素520的實際維度可呈矩陣變化，及對發射的不同目標波長可不同。

在陣列結構500的嵌入物550，顯示光源560和供應光管540的放大版本。來自光源560的光可被引導進入光管540。沿光管540的維度，可發現呈額外光管的形式的額外分配元件。在一些實施例中，例如，光管570、571和572可以耦合到主要供應光管540和大致垂直運行以分配光至光子發射器像素520的排。管道和沿著排的個別光子發射器像素520的設計態樣可對每個元件最佳化，而可獲得沿著排的特定強度圖案和在陣列結構500的特定強度圖案。在一個較佳實例中，可設計陣列結構500使得從每個像素所得到的發射強度對所有元件大約相同。

在一些實施例中，在不同的波長的複數個光源561、562和563可被用以賦予光在單個源光管540或在一些實施例中；光源540可由多重導管構成。在該實例中，可存在三個不同的光源561、562及563。其中，在一非限制實例中，來源561可包括紅光源，來源562可包括綠光源，且563可包括藍光源。可有多種類型的光源與 本發明的技術一致，包括作為非限制性實例之固態雷射或固態發光二極管或過濾的白熾燈。在陣列中之像素的相對相位對編碼資訊而言可為重要的實施例中，光源的特徵可在於光輸出期望的同調性。其他實施例可以非同調性光源使之起作用。

若在供應來源中提供多重波長，則可控制如項目570所示的光導管之多列的相互作用，以便一個光源有利於一特殊列。此可藉由在用於列570的光導管於其中耦合至供應光導管的區域中使用過濾材料來控制。或者，若存在多重供應光導管，則可藉由吸收材料來阻隔用於特殊光源不需要之波長的導管。可存在眾多可用於阻隔光耦合的材料，包括金屬材料或在半導體材料中使用重摻雜位準。

在一替代實施例中，複數個光源561、562和563可具有任務循環。輪到它們使用源光管540時，其可被開啟或關閉。在這樣的實施例中，可不需要複數個源線或控制以注入不同光源至陣列結構500的不同區域。然而，光子發射器像素520的設計可需要在未對特定波長最佳化，但對於使用的所有的波長最佳化這樣的方式執行。I在一些實施例中，光子發射器像素520可被複數個發射器包含，其中光子發射器像素520中的一個可對特定源最佳化。

在個別像素包括相位偏移組件在其設計內的陣列結構500中，包括將陣列的遠場影像聚焦到一特定點的鏡片(未示出)可為有用的，特定點可包括使用者的視網膜。在一單一光源的實施例中，將同調光用作來源可能是重要的。所得的遠場影像可包括由個別像素內之相位資訊構成的影像。於圖6例示說明光子陣列投射遠場相位控制的像素影像這樣的實施例的實例。如前所述，眼用鏡片媒介嵌入物610可含有激能元件605及控制電路606和607以控制電信號通過電匯流排630。在一些實施例中，該電匯流排630可由 具有最小可見光吸收特性的導體構成。例如，可使用銦錫氧化物(ITO)。

投射系統620可位於或靠近光學區的中心，及如前所述和在圖5所示可包含光子發射器的陣列連同控制電路、光源和鏡片元件(在其他包括組件中)。一替代實施例可含括將光子陣列用作光發射器，其中相位特性並非主要的焦點。

現在參照圖7，例示說明根據本揭露的一些態樣之例示性光調控元件結構。可使用利用該例示性光子發射器但沒有納入加熱器之像素元件720。在一些實施例中，加熱器的納入仍可為可欲的。例如，當所得到的陣列的近場影像聚焦在一特定的位置時，光源可為投射系統的部件，其中每個像素具有控制從發射器行進到使用者視網膜的傳送強度之元件。在圖7例示說明與每個光子發射元件對齊的光強度控制元件的一個實例。

介電濕潤現象可用於控制在逐像素基準上傳送的強度。該技術可藉由改變靠近液體的表面的表面自由能作用於液體的組合。不混溶液體的組合(其中一種液體，例如是一種極性液體水溶液，另一種液體是非極性油)，其對EWOD裝置可為有效的。這些液體的其中一個可配製為對特殊期望的波長體系中的光為透明的，而另一液體可在那些或全部的可見波長下為不透明的。液體本身可具有這類性質，或液體可與染色劑組合，以產生期望的波長阻隔功效。此外，可能在相同裝置的不同像素元件具有不同固有波長阻擋能力之液體的不同組合。

在一實例實施例中，油質非水液體可包括染色劑，以在可視為光調變元件之EWOD像素單元的一層中提供有效吸光度。例如，油基的液體跨越像素的像素元件710能夠吸收顯著數量的光。可有定義像素電池邊緣的隔離結構711和716與油基液體717和含 水流體718。可利用具有表面自由能使其可排斥油基流體的材料之塗層713。因此，在標準的非激能狀態下，液體寧願假定一位置，其中染色油基相可以在遠離表面713之像素的整個內區域被局部化，因此，在行進通過該像素的光的光徑。電極715和714連同一電介質底層或包含表面713材料之組合可允許在跨越兩個不混溶的液體施加電勢。藉由施加電勢跨越電極，表面713的自由能可被改變以吸引油基液體717到表面，如720所例示說明的。當染色流體717被吸入到電極727的側壁區域，其被移出光徑及像素對光可變得更透明。此實施例將因而容許對欲傳遞通過之自光子發射器發出的光進行像素式控制。在一些實施例中，此可容許投射系統由光子發射器陣列的組合構成，光子發射器各具有對應的像素元件，其包括用於控制透光率的介電濕潤單元。如本文所述，該等實施例也可包含一光源，用於光源與像素元件二者之控制電子器件，和一鏡片系統，以在所欲的位置對焦近場影像，所欲的位置可包含使用者的視網膜。介電濕潤單元可存在眾多替代物，其可容許控制接近光子發射器之光的透光率。此外，提供介電濕潤式單元的實例可具有眾多替代物，包括例如可包括染料或者阻隔光的固有性質之流體的類型反轉。

現在參照圖8，例示說明基於EWOD像素光強度調控電池的替代例示性實施例。在本實施例中，在接近表面813的電極814不是在垂直結構811和816的側壁上，而沿著電池面之一812，流體817將被吸引沿著該表面。因為該裝置可以行進通過此表面813的光操作，在此實施例中使用相對透明的電極814和815可以是重要的。如在此揭露的其他部分所言，使用ITO作為電極814和815的材料可以是可接受的解決方案。還有，可有修改，其也允許電極814和815位在EWOD電池面的邊緣。然而，在圖8例示說明其 中光吸收材料正阻檔大多數電池表面之電池810。具有吸收特性之代表流體817可為流體本性或起因於使用染料。其他流體818可不與通過電池的光顯著地相互作用。具有定義的表面自由能的表面813可為固有的或起因於設計來建立表面特性之處理。如果表面813被創造為在電介質上的附加膜或作為電介質的表面改質，電介質材料的可選層812可存在。電極814可用在定義電介質表面區域，其當電勢被施加跨越EWOD電池時起作用。結構光阻遏811和816可被用來定義像素。當電勢於電極814和815被施加跨越電池，該電池的狀態可如在820所描繪的。藉由使吸光流體817在電極814上方的表面的區域被排斥，流體可移動到像素元件的邊緣827。因此，其被移出光徑及像素可變得更透明以允許光穿過它。

具有光子發射器的激能眼用裝置

現在參照圖9，例示說明用於投射系統的例示性激能眼用裝置900，其包含可用於實現本揭露一些態樣的光子陣列、光相位或強度調控陣列和鏡片系統。該眼用裝置900其能夠被佩戴在使用者的眼睛表面。基於水凝膠的裙件911在一些實施例完全圍繞或部分包圍媒介嵌入物936裝置或在其他實施例支撐媒介嵌入物936裝置。在本實施例中，水凝膠裙件911可圍繞基本為環狀的媒介嵌入物936。密封在媒介嵌入物936內的可為激能元件、用於控制、致動、通訊、處理及類似者之電子電路(在圖9中未標出)。激能元件可以是單次使用電池元件或連同可使充電的電源控制系統之可充電元件。該組件可位於媒介嵌入物936作為離散組件或作為具有複數個主動層之層疊積體裝置。

該眼用裝置900可有結構性和妝飾態樣，包括穩定化元件950和960，這可用於在使用者的眼睛上定義裝置的定位並用於使 眼用裝置900與使用者視域線適當對齊。環狀媒介嵌入物936可有圖案921和931印刷在其一或多個表面上，描繪如虹膜圖案921及931。以產生全息圖或會是所欲的視覺效果的其它圖案可為適當的。

媒介嵌入物936在光學區的一小區域可有以光子為基礎的成像系統940。如前所述，在一些實施例中，64×64像素的成像系統可以大致0.5毫米×0.5毫米的尺寸形成。在橫截面B時，可觀察到基於光子之成像系統940可為光子投射組件，其可包含光子發射器元件；EWOD式像素透光率控制裝置、一光源或多重光源以及控制這些組件的電子設備。以光子為基礎的成像系統940可連接到鏡片系統950和可藉由數據和電源互連匯流排941連接到環狀媒介嵌入物936。

在一些實施例中，鏡片系統950可由靜態組件形成鏡片，其聚焦成像系統的近場影像到關於眼用裝置900的主體之空間中的一個固定位置。在其他實施例中，鏡片系統950也可包括主動組件。例如，具有複數個電極區域之基於彎月形之鏡片裝置可同時用於轉譯所投射的影像的中心和調整裝置的焦率以調整焦點及有效地調整所投射的影像的尺寸。鏡片裝置可具有其自身的控制電子器件，或者其可被基於光子之成像系統940或環狀媒介嵌入物936或兩者控制和供電。

在一些實施例中，顯示可為以64×64為基準的投射系統，但更多或更少的像素係輕易地屬於本發明所屬之技術範圍內，其可藉由像素元件以及眼用裝置本身的尺寸來予以限制。顯示可用於顯示點矩陣文字資料、影像資料或視頻資料。在一些實施例中，藉由使投射系統跨使用者眼睛成光柵同時顯示資料，鏡片系統可用於擴大顯示的有效像素尺寸。顯示可為單色性質，或者替代地，可具有以多重光源為基準的顏色範圍。

用於具有光子發射器之眼用裝置的方法

現在參照圖10，關於使用包含根據本揭露的一些態樣中之光子發射器的眼用裝置的方法步驟於流程圖1000例示說明。在步驟1001，使用者獲得具有附接的光子發射器式投射系統的眼用裝置。與具有包括控制透光率的介電濕潤單元之對應的像素元件之光子發射器陣列連接的可為光源、用於光源及像素元件兩者的控制電子設備以及鏡片系統，鏡片系統係用於在可包括使用者視網膜的所需位置處聚焦近場影像。系統可包括電子組件、激能元件、感測器，僅提及若干實例。

在步驟1002，如果眼用裝置未封裝在水凝膠裙件，使用者可將裝置附著到水凝膠裙件或將眼用裝置置於另一鏡片本身上。

在步驟1003，完整的眼用裝置可置於使用者眼睛上。此外，在步驟1004，某些種類的致動信號可以將在眼用裝置內的投射系統致動。在步驟1005中，數據可被接收到投射系統的控制。在一些案例中，可在眼用裝置內發現作為記憶體元件內之儲存資料或是藉由眼用裝置上之感測元件獲得之資料的資料。在其他案例中，眼用裝置內的接收元件可從眼用裝置外部的來源接收資料。在步驟1006中，數據可由眼用裝置投射。資料的投射可包括文字顯示或者影像資料或視頻資料的圖形顯示。在步驟1007中，使用者可使用外部控制裝置廣播控制信號到眼用裝置。控制信號可致使鏡片系統的眾多操作參數發生變化。在欲改變的參數之中可有鏡片系統的聚焦特性還有成像於視網膜之中心。

現在參照圖11，例示說明用於感測器和處理器的物件的地理設置的透視圖以聯繫相關數據而提供視覺表徵。在1100，可識別四個物件1145，其可與地理位置1101相關。地理位置1101資 訊可藉由與眼用裝置的處理器通訊的，例如，行動電話的全球定位系統來確定。該眼用裝置可包括資料庫1110和/或與資料庫之連接，該資料庫可與在捕捉影像的物件關聯，該影像可相對容易地由一或多個包含在眼用鏡片之感測器識別。該感測器可包括，例如，一影像感測器，其可以經由通訊裝置發送數據到處理器以執行影像分析1105。該處理器可關聯至含有視覺表徵的資料庫及將所接收的資訊與跟地理環境設置相關的數據配對，該地理環境設置係由眼用鏡片佩戴者所觀察。視覺表徵可包括，例如，文字顯示1140、影像重疊表徵1135、歷史表徵1130、重疊影像1125及該等。該等可被根據本揭露之實施例投射。

在較佳的實施例中，相同的影像感測器或一不同的感測器可傳送資訊到眼用鏡片中的處理器來執行安全分析1120。例如，當使用者的眼瞼關閉超過預定的時間週期，影像感測器能夠防止視覺表徵被投射。其他感測器可包括，例如，生物標誌物感測器和/或神經信號感測器，其可感測使用者的狀況並預測他們將如何反應所投射的視覺表徵。該預測可基於先前記錄的數據或基於先前特定使用者感測到的反應。此外，在一些實施例中，使用者可能夠通過使用者的界面來訪問和修改系統的設置。該界面可包括，例如，行動電話，該行動電話具有可以訪問和修改儲存資訊的應用程式，且其與眼用裝置關聯及通訊。

現在參照圖12，控制器1200可嵌在一或多個上面列出的裝置及用於實現一些本揭露的實施例。該控制器1200包含處理器單元1210，如一或多個處理器，處理器單元耦合到通訊裝置1220，通訊裝置經配置以經由通訊網絡進行通訊。該通訊裝置1220可用於通訊，例如，與一或多個藍牙裝置，諸如個人電腦、手機、平板電腦、計算機、汽車或手持裝置。

該處理器1210亦可與儲存裝置1230通訊。儲存裝置1230可包含任何合適的資訊儲存裝置，包括電子儲存裝置，例如一或多個：硬碟、光學儲存裝置，及半導體記憶體裝置，例如隨機存取記憶體(RAM)裝置及唯讀記憶體(ROM)裝置之組合。

該儲存裝置1230可存放用以控制該處理器1210之程式1240。該處理器1210執行程式1240之指示，藉此依據本揭露之態樣進行操作。該處理器1210也可使通訊裝置1220來傳送資訊，包括，在一些例子，控制指令來操作設備以實現上述過程。用於實現本發明的各種態樣的設備的具體實例可包括計算機服務器、個人電腦、膝上型電腦，手持式計算機，iPod，行動電話，平板電腦或其他通訊裝置，或任何其它配備處理器及顯示器之裝置。

在一些較佳的實施例中，設備可與影片和數據服務器群通訊。該影片與數據服務器群可包括至少一個與位置相關的視覺表徵。視覺表徵可對應於，例如，地理位置，隱形眼鏡的感測狀況和/或一天中的特定時間。所有的視覺表徵可以根據藉由一或多個與眼用裝置關聯之感測器執行的安全評估而相互關聯和顯示。

現在參照圖13，於流程圖中例示說明關於根據本揭露的一些態樣的視覺表徵的投射的方法步驟。在步驟1301，使用者佩戴包含奈米光子投射系統之眼用裝置。在步驟1302，投射系統可基於所接收的信號被致動。該信號可來自感測器或一使用者要求關於特定設置之資訊的信號。在步驟1303中，資訊是接收自一或多個與眼用裝置關聯之來源，或自包含在眼用裝置的資料庫。包含在眼用裝置內的資訊可為，例如，健康評估測量閾值。

在步驟1304，視覺表徵可由一或多個關聯的資料庫產生或拉出。在步驟1305，準備產生之表徵的效果可基於額外收集的感測器數據和預定的設置被預測/評估。例如，環境光情況、生物標 誌物的水平、自步驟1302對信號請求的失效時間被接收和/或自該資訊的請求之使用者的位置。在步驟1306，視覺表徵可被修改以適應情況或被完全消除。在步驟1307，如果從原來的表徵和/或修改後的表徵預測到積極效果，視覺表徵可藉由投射系統投射。在一些較佳的實施例中，投射系統可包括本文揭露的基於像素的光調控系統的實施例。

100‧‧‧媒介嵌入物

105‧‧‧電子組件

110‧‧‧激能元件

115‧‧‧基材嵌入物

120‧‧‧光學區

125‧‧‧導電跡線

130‧‧‧導電跡線

150‧‧‧眼用鏡片

155‧‧‧邊緣

Claims (20)

1. 一種激能眼用裝置，其包含：眼用裝置的一或多個經調控的光子發射器；一媒介嵌入物，其支撐眼用裝置的一第一處理器及一或多個光源；該一或多個光源經配置以產生光，其中自一或多個光源產生的光的至少一部分係藉由眼用裝置的一或多個光子發射器被發射；眼用裝置的該第一處理器經配置以：自一感測器接收一指示以投射視覺表徵，以及回應於所接收的該指示，控制基於一或多個經程式化參數之一或多個經調控光子發射器與一或多個光源中的至少一個；以及眼用裝置的一或多個天線，經配置以與該第一處理器及一第二處理器通訊，該第二處理器經配置以產生視覺表徵。
2. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該一或多個經調控光子發射器包含一半導體材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該一或多個經調控光子發射器包含一電阻加熱元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該一或多個光源包含一發光二極體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該一或多個光源包含一雷射。
6. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該媒介嵌入物進一步支撐一激能元件，其經配置供電給該第一處理器及該一或多個光源。
7. 如申請專利範圍第6項所述之激能眼用裝置，其中該激能元件包含複數個層疊積體基材層，在其之間具有電互連(electrical interconnections)。
8. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中自該感測器所接收的投射視覺表徵之該指示包含自一光感測器所接收之一指示，該指示顯示環境光(ambient light)足夠投射該視覺表徵。
9. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中自該感測器所接收的投射視覺表徵之該指示包含自一神經感測器所接收的投射視覺表徵之該指示。
10. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中自該感測器所接收的投射視覺表徵之該指示包含自一影像感測器所接收的投射視覺表徵之該指示。
11. 如申請專利範圍第10項所述之激能眼用裝置，其中自一影像感測器所接收的投射視覺表徵之該指示包含一預定物件可通過該激能眼用裝置的一光學區可視(visible)之一指示。
12. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，進一步包含基於像素的光調控系統，其包含具有表面自由能(surface free energy)的一表面區域，該表面自由能可藉由施加跨越該表面區域之一電場而改變。
13. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該視覺表徵包含覆蓋在通過激能眼用裝置的光學區之可視之一場景上的一影像。
14. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該視覺表徵包含通過激能眼用裝置的光學區之可視之場景的影像增強。
15. 如申請專利範圍第14項所述之激能眼用裝置，其中該場景的影像增強包含改變該場景的亮度、改變該場景的飽和度、改變該場景的顏色、改變該場景的對比、改變該場景的銳利度或改變該場景的色調。
16. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該視覺表徵包含激能眼用鏡片配戴者的健康評估資訊。
17. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，其中該一或多個光源包含一第一固態發光元件，其經配置具有為紅色的中發射波長(central wavelength of emission)，一第二固態發光元件，其經配置具有為綠色的中發射波長，及一第三固態發光元件，其經配置具有為藍色的中發射波長。
18. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用裝置，進一步包含在該激能眼用裝置的光學區的一鏡片。
19. 如申請專利範圍第18項所述之激能眼用裝置，其中該鏡片為可變焦距鏡片。
20. 如申請專利範圍第1項所述之激能眼用鏡片裝置，其中該感測器係位在該激能眼用鏡片裝置之外，及該第一處理器係進一步經配置以控制與該感測器無線通訊的一通訊協定。